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1、DL/T -20 Q/CSG110011-2011 中国南方电网有限责任公司企业标准Q/CSG 中国南方电网有限责任公司 发 布2011-12-10实施2011-12-10发布南方电网相量测量装置（PMU）技术规范Specification for Synchronized Phasor Measurement Unit1Q/CSG110011-2011目 次1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 配置原则及接入量要求25 装置基本功能26 装置技术性能47 装置运行条件58 命名规范7附录A8I前 言 相量测量装置和广域测量系统是电力系统安全稳定监测的重要手段。为了规范南方电网相量
2、测量装置的技术性能，提高南方电网相量测量装置和广域测量系统的应用水平，制定本标准。本标准规定了南方电网相量测量装置的配置要求、基本功能、技术性能、运行条件、命名规范等方面的内容。本标准由南方电网公司系统运行部提出、归口并负责解释。本标准的主要起草单位：中国南方电网有限责任公司系统运行部本标准的主要起草人：余畅、苏寅生、徐光虎、张勇、侯君。南方电网相量测量装置（PMU）技术规范1 范围1.1 本规范规定了南方电网区域内的电力系统同步相量测量装置（以下简称相量测量装置）的配置要求、基本功能、技术性能、运行条件、命名规范。1.2 本规范适用于南方电网。南方电网各级基建部门、工程建设单位、设备运行维护
3、单位应遵守本规范。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本规定的引用而成为本标准的条款。凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。IEEE C37.118-2005电力系统同步相量标准ANSI/IEEE C37.111-2001电力系统暂态数据交换通用格式GB/T 2887-2000电子计算机场地通用规范GB/T 9361-1998计算站厂地安全要求GB/T 15153.1-1998远动设备及系统第2部分：工作条件 第1篇：电源和电磁兼容性GB/T 15153.2-2000远动设备及系统第2部分：工作
4、条件 第2篇：环境条件（气候、机械和其他非电影响因素）GB/T 17626.2-2006电磁兼容试验和测量技术 静电放电抗扰动试验GB/T 17626.3-2006电磁兼容试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰动试验GB/T 17626.4-1998电磁兼容试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰动试验GB/T 17626.5-1999电磁兼容试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰动试验GB/T 17626.6-1998电磁兼容试验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗扰动试验GB/T 17626.8-2006电磁兼容试验和测量技术 工频磁场抗扰动试验GB/T 17626.12-1998电磁兼容试验和测量技术
5、振荡波抗扰动试验GB/T 11287-2000电气继电器第21部分：度量继电器和保护装置的振动、冲击、碰撞和地震试验 第1篇：振动试验（正弦）GB/T 14537-1993量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验GB/T 3047.4-1986高度进制为44.45mm的插箱、插件的基本尺寸系列GB 4208-2008外壳防护等级（IP代码）GB 14598.27-2008量度继电器和保护装置第27部分：产品安全要求3 术语和定义3.1 相量 phasor正弦量的复数表示形式。相量的模代表正弦量的有效值，相量的幅角代表正弦量的相角。3.2 同步相量 synchrophasor对信号以协调世界时或世界
6、标准时间（UTC）为基准进行同步采样并转换而得的相量称为同步相量。电网同步相量之间的相位关系反映了电网相应交流电气量的实际相位关系。3.3 相量测量装置 phasor measurement unit (PMU)用于进行同步相量的测量和输出以及进行动态记录的装置。PMU的核心特征包括基于标准时钟信号的同步相量测量、失去标准时钟信号的守时能力、PMU与主站之间能够实时通信并遵循有关通信协议。3.4 广域测量系统 wide area measurement system(WAMS)以同步相量测量技术为基础，以电力系统动态过程监测、分析为目标的实时监测系统。WAMS系统包括主站部分和子站部分，PMU
7、装置是WAMS系统的子站设备。3.5 相量数据集中器 phasor data concentrator（PDC）用于站端数据接收和转发的通信装置。能够同时接收多个通道的测量数据，并能实时向多个通道转发测量数据。3.6 子站 substation安装在同一发电厂或变电站的相量测量装置和数据集中器的集合。子站可以是单台相量测量装置，也可以由多台相量测量装置和数据集中器构成。3.7 主站 main station安装在电力调度中心，用于接收、管理、存储、分析、告警、决策和转发动态数据的计算机系统。3.8 发电机内电势 generator internal electromotive force旋转的
8、同步发电机转子磁场在定子绕组内感应出的电动势。3.9 发电机功角 power angle发电机内电势和机端电压正序相量之间的夹角称为发电机功角。3.10 动态数据记录 dynamic data record子站相量测量装置按照标准格式记录实时测量的相量、模拟量、频率、开关量等。3.11 暂态数据记录 transient data record子站相量测量装置按照标准格式记录的通道采样值。4 配置原则及接入量要求4.1 配置要求4.1.1 PMU的布点配置应满足电网稳定监视、分析、预警和决策的要求。4.1.2 单机容量300MW及以上的电厂、总装机容量500MW及以上的电厂应配置PMU装置。4.
9、1.3 南方电网直流换流站、500kV变电站应配置PMU装置。4.1.4 地区小水电容量超过200MW的220kV变电站应配置PMU装置。4.1.5 其他稳定问题突出的发电厂和变电站，也应配置PMU装置。4.2 接入量要求4.2.1 装置的交流电流回路应接入测量CT回路。4.2.2 500kV变电站的PMU装置应同时接入站内所有500kV侧和200kV侧间隔的电压、电流量，并接入必要的开关量。4.2.3 直流换流站的PMU装置应同时接入站内所有交流出线、换流变压器交流侧电压、电流量，并接入必要的开关量。4.2.4 220kV变电站的PMU装置应同时接入站内所有220kV侧主变和线路的电压、电流
10、量，并接入必要的开关量。220kV变电站的110kV出线，110kV若所联系的110kV以下电网有较多电源或可能存在稳定问题，则也应将其电压、电流量接入PMU装置。4.2.5 发电厂的PMU装置应接入送出线路的电压、电流量和发电机内电势、功角、定子电压、定子电流、励磁电压、励磁电流、转速信号、一次调频指令信号，并接入PSS状态等开关量。新建的PMU装置，火电厂应接入调节级压力信号和阀门开度信号，水电厂应接入导叶开度信号。5 装置基本功能5.1 基本要求装置应同时具有时钟同步、实时监测、实时通信、动态数据记录、暂态录波功能，且各功能不能相互影响和干扰。5.2 时钟同步装置应具备以下方式之一的对时
11、功能，且具备守时功能。5.2.1 通过发电厂或变电站内的时间同步系统时钟提供的基准信号进行对时。5.2.2 通过装置自带的卫星时钟进行对时。5.2.3 当出现闰秒时，同步相量测量装置宜摒弃正闰秒发生时刻的数据，并满如下要求：（1）在闰秒发生后5s内将时标调整为与协调世界时一致；（2）在闰秒发生后5s，同步相量测量、动态数据记录和实时通信等功能应恢复正常。5.3 实时监测5.3.1 应能同步测量安装点的三相基波电压、三相基波电流、电压电流的基波正序相量、频率（每台发电机和每条线路都应至少测量一个频率）和开关量信号。5.3.2 装置安装在发电厂时应同时具有通过发电机键相脉冲信号或转速脉冲信号直接测
12、量和计算法进行发电机内电势测量的功能；新建电厂应具备将这些信号接入相量测量装置的条件：（1）发电机的励磁电压、励磁电流；（2）励磁机励磁电压、励磁机励磁电流；（3）转速脉冲；（4）机组调节级压力；（5）协调控制系统中一次调频修正前负荷指令信号；（6）协调控制系统中一次调频修正后负荷指令信号；（7）一次调频动作信号；（8）AVR（励磁调节器）状态，状态1为自动，状态0为手动；（9）PSS（电力系统稳定器）状态，状态1为投入，状态0为退出。5.3.3 应能同步测量安装点的发电机出力和线路潮流。5.4 装置通信5.4.1 应能向主站上传子站配置信息，并根据主站下发的配置信息将所需的动态数据实时传送到
13、主站。5.4.2 在与主站建立通信的过程中，子站作为服务端，主站作为客户端，由主站发起通信连接。5.4.3 装置应能和多个相关主站通信，具备一发多收的通信功能。5.4.4 装置使用调度数据网通道与主站通信时，管理通道和数据通道承载的实时数据使用调度数据网实时VPN传输，文件通道承载离线数据使用调度数据网非实时VPN传输。5.5 动态数据记录5.5.1 应能连续记录所测电压电流基波正序相量、三相电压基波相量、三相电流基波相量、模拟量、频率及开关状态信号；安装在发电厂时应连续记录发电机内电势和发电机功角。5.5.2 记录的数据采用自动循环覆盖的方式，应有足够的安全性。不应因直流电源中断而丢失已记录
14、的数据；不应因外部访问而删除记录数据；不应提供人工删除和修改记录数据的功能。5.6 暂态数据记录当主站联网触发时或电力系统发生下列事件时装置应能启动暂态录波，并建立事件标识。5.6.1 频率越限。5.6.2 频率变化率越限。5.6.3 幅值越上限，包括正序电压、正序电流、负序电压、负序电流、零序电压、零序电流、相电压、相电流越上限等。5.6.4 幅值越下限，包括正序电压、相电压越下限等。5.6.5 功率振荡。5.6.6 发电机功角越限。5.7 人机接口通过人机接口，对装置进行实时数据监视、数据文件分析、参数配置、定值整定，并能够监视装置的运行状态等信息。5.8 其他功能5.8.1 自检功能：装
15、置应具有在线自动检测功能，在正常运行期间，装置中的单一部件损坏时，应能发出装置异常信号。5.8.2 隔离措施：装置的所有引出端子不允许同装置的CPU及A/D工作电源系统有电气联系。针对不同回路，可以分别采用光电耦合、继电器转接、带屏蔽层的变换器磁耦合等隔离措施。5.8.3 自恢复功能：装置应设有自恢复电路，在正常情况下，装置不应出现程序走死的情况，在因干扰而造成程序走死时，应能通过自复位电路自动恢复正常工作。5.8.4 告警功能：TV/TA断线、直流电源消失、装置故障、通信异常、时钟同步信号异常时，相量测量装置应发出告警信号，并可以以硬接点或软报文方式上送变电站自动化监控系统，以便现场运行人员及时检查、排除故障；TV/TA断线、直流电源消失、装置故障告警信号在
